Development of detector active element based on thgem
V. Inshakov, V. Kryshkin, N. Kuzmin, V. Skvortsov, S. Sychkov, A. Sytin
厚气体电子倍增器被认为是辐射硬探测器（强子量能器）。进行了工艺和设计研究，以优化元件结构。给出了测量结果和下一步计划。
A thick gas electron multiplier is considered for radiation-hard detectors (hadron calorimeter). There was carried out technological and design study to optimize the element structure. The measurements results and the next plans are presented.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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A concept for laboratory studies of radiation detectors over a broad dynamic-range: instabilities evaluation in THGEM-structures
本文提出并讨论了一种在实验室中评价气体雪崩探测器动态范围的简单方法。它包括两个工具：可调增益的电荷注入器，将辐射诱导的放大电子群转移到所研究的探测器，以模拟具有明确定义的初级电离光谱的事件，以及测量探测器放电概率的系统方法。该方法，适用于广泛的探测器，在这里适用于各种单级THGEM和THGEM-WELL结构的不稳定性研究。结果表明，在一个更大的可达到的动态范围在一个单级THGEM操作与额外的乘法在感应间隙。
Time resolution of a Thick Gas Electron Multiplier (THGEM) - based detector
利用紫外光子和相对论电子测量了双级厚宝石探测器（THGEM）的时间分辨率。采用半透明或反射式光电阴极的光子探测器，对单个光电子的时间分辨率约为8- 10 ns RMS，对几百个光电子的时间分辨率约为0.5- 1 ns RMS。用~（106）Ru源对相对论电子进行了时间分辨，时间分辨约为10 ns RMS。
Investigations of a THGEM-based imaging detector
我们提出了我们最近的研究结果厚气体电子倍增器（THGEM）为基础的成像探测器原型。它由两个级联的100 x100 mm^2 THGEM电极组成，耦合到电阻阳极。事件位置用配备有离散延迟线和专用电子器件的2D双面读出电极记录。THGEM电极，由标准的印刷电路板和机械钻孔技术，0.4毫米厚的0.5毫米直径的孔间隔为1毫米。本地化分辨率约0.7毫米（半高宽）的测量与软X射线，在大气压Ar/CH 4操作的检测器，实现了良好的线性和均匀性。我们描述了成像探测器的布局，连续阳极2D读出系统和成像性能。THGEM具有许多潜在的应用，需要大面积成像探测器，具有高速率能力，单电子灵敏度和中等（亚毫米）的定位分辨率。
Further evaluation of a THGEM UV-photon detector for RICH - comparison with MWPC
研究了单、双和三重THGEM紫外探测器与反射式CsI光电阴极（CsI-THGEM）在Ne/CH 4和Ne/CF 4混合气体中的工作情况，以探讨它们在RICH中的潜在应用。这些研究是用紫外线、X射线和β电子进行的，重点是可实现的最大增益、放电概率、阴极激发效应和长期增益稳定性。在类似的条件下进行了比较研究，在CH 4，CF 4和Ne/CF 4，与MWPC耦合到反射CsI光电阴极（CsI-MWPC）。结果发现，当计数率<= 10 Hz/mm^2时，CsI-THGEMs的最大增益由雷瑟极限决定;当计数率> 10 Hz/mm^2时，增益随计数率下降。在研究的所有情况下，在相似条件下，可获得的CsI-THGEM增益显著高于CsI-MWPC。此外，CsI-THGEM紫外检测器遭受更少的阴极激发诱导的影响相比，CsI-MWPC和具有更好的稳定性，在高计数率。
Signal Formation in THGEM-like Detectors
本文通过数值模拟研究THGEM、THWELL和RPWELL探测器在氩/氖加5%甲烷中的信号形成，并用前置放大器响应卷积阳极信号，经实验验证模拟框架可揭示探测器内部复杂动力学过程。
Recent advances with THGEM detectors
厚气体电子倍增器（THGEM）是一种简单而坚固的电极，适用于大面积探测器。在这项工作中，不同的THGEM为基础的结构的物理性能的广泛的比较研究的结果进行了审查。重点是新建议的THGEM样的井配置，以及最近开发的表征方法。WELL结构是直接耦合到不同阳极读出电极的单侧THGEM电极。该结构的不同之处在于底部THGEM电极与金属读出焊盘的耦合概念：具有直接耦合的厚阱（THWELL）;通过沉积在绝缘片上的薄电阻膜耦合的电阻性阱（RWELL）和分段电阻性阱（SRWELL）以及通过高体电阻率板耦合的电阻板阱（RPWELL）。结果进行了比较，传统的双面THGEM电极，其次是感应间隙-在某些情况下，在间隙内的适度额外的乘法。我们比较不同的配置在增益，雪崩扩展，放电率和幅度以及速率能力在一个广泛的动态范围内-利用一种方法，模仿高度电离粒子在实验室中。我们报告最近的研究雪崩分布在THGEM孔使用光学读出。
CsI-THGEM gaseous photomultipliers for RICH and noble-liquid detectors
总结了由碘化铯涂层THGEM电子倍增器构成的紫外光子成像探测器的性能。本文介绍了探测稀有液体中切伦科夫光和闪烁光子的新结果。
Charging-up processes affecting gain stability in Thick Gas Electron Multipliers (THGEM) were studied with a dedicated simulation toolkit. Integrated with Garfield++, it provides an effective platform for systematic phenomenological studies of charging-up processes in MPGD detectors. We describe the simulation tool and the fine-tuning of the step-size required for the algorithm convergence, in relation to physical parameters. Simulation results of gain stability over time in THGEM detectors are presented, exploring the role of electrode-thickness and applied voltage on its evolution. The resul…
We describe a new micro-pattern gas detector structure comprising a multi-layer hole-type multiplier (M-THGEM) combined with two in-built electrode meshes: the Multi-Mesh THGEM-type multiplier (MM-THGEM). Suitable potential differences applied between the various electrodes provide an efficient collection of ionization electrons within the MM-THGEM holes and a large charge avalanche multiplication between the meshes. Different from conventional hole-type multipliers (e.g. Gas Electron Multipliers - GEMs, Thick Gas Electron Multipliers - THGEMs, etc.), which are characterized by a variable (dip…
Geiger Mode APD performance in a cryogenic two-phase Ar avalanche detector based on THGEMs
从稀有事件实验的角度出发，研究了基于THGEM的低温两相氩雪崩探测器中盖革模式APD（G-APD）的特性。G-APD的信号幅度和噪声特性在低温下被证明是优于那些在室温下。利用不带波长位移器的G-APD对两相Ar中THGEM倍增器空穴的雪崩峰进行了有效探测。在雪崩增益为60时，由G-APD测量的雪崩闪烁产额高达0.9个光电子/雪崩电子，外推至4pi接受度。
A sealed high gas pressure detector working in pure argon is assembled. It consists of a 5 cm $\times$ 5 cm PCB THGEM (THick Gaseous Electron Multipliers). The detector structure and experimental setup are described. The performances under high pressure of 2 atm mainly consist in selecting optimal voltages for ionization region and induction region. The dependence of the shape of Alpha particle spectra measured with relative gas gain on gas pressure (1.3 $\sim$ 2.0 atm) has been studied. The 8 groups of relative gas gain versus working voltage of THGEM expressed by weighting filed $E/P$ are no…
A concise review on THGEM detectors
我们简要回顾了厚GEM（THGEM）的概念和属性，它是一个强大的，高增益的气体电子倍增器，经济地制造标准的印刷电路钻孔和蚀刻技术。其操作和结构类似于GEM，但具有5至20倍的扩展尺寸。毫米级的空穴尺寸导致良好的电子输运和大的雪崩倍增因子，例如在双THGEM级联的单光电子探测器中达到10^7。倍增器的材料、参数和形状可以根据应用定制;它可以在任何计数气体中工作，包括惰性气体，压力范围从1 mbar到几bar;最近证明了它在低温（LAr）条件下的工作。高增益，亚毫米空间分辨率，高计数率的能力，良好的定时性能和工业生产能力的大面积鲁棒探测器的可能性，铺平了道路，走向广泛的潜在应用，一些在这里简要讨论。
Two-phase Cryogenic Avalanche Detectors with THGEM and hybrid THGEM/GEM multipliers operated in Ar and Ar+N2
具有GEM和THGEM倍增器的两相低温雪崩探测器（CRADs）已成为稀有事件实验中一种新兴的潜在电荷记录技术。在这项工作中，我们提出了在Ar和Ar+N2中操作的两相CRADs的性能。灵敏面积为10 × 10 cm 2的探测器，达到升级活性体积，用双THGEM倍增器产生了1000量级的增益。更高的增益，约5000，已经达到了在两相Ar CRAD与混合三级乘法器，包括一个双THGEM其次是创业板。两相CRAD在掺有N2（0.1-0.6%）的Ar中的性能与在两相Ar中的操作相比产生更快的信号和类似的增益。对稀有事件实验的适用性进行了讨论。
Thick GEM-like multipliers - a simple solution for large area UV-RICH detectors
我们报告的厚宝石类（THGEM）电子倍增器的0.4毫米厚的双面铜包层G-10板制成的性能，穿孔与密集的六角形阵列的0.3毫米直径的钻孔。采用Ar/CO_2（70：30）、Ar/CH_4（95：5）、CH_4和CF_4对由THGEM耦合到半透明CsI光电阴极或沉积在THGEM表面的反射式CsI光电阴极的光子探测器进行了研究。单或双THGEM分别达到约100000或超过1000000的增益;信号具有5-10 ns的上升时间。THGEM电极处的电场配置导致光电子的有效提取及其聚焦到空穴中;这已经在低于100的相当低的增益下发生。这些探测器具有单光子灵敏度和预期的亚毫米定位，可以以MHz/mm 2的速率工作。我们讨论了他们的前景，大面积紫外光子成像的丰富。
Operation of a Thick Gas Electron Multiplier (THGEM) in Ar, Xe and Ar-Xe
我们提出了我们最近的研究结果厚气态电子倍增器（THGEM）为基础的探测器，在Ar，Ar：Ar（95：5）在各种气体压力下操作。采用软x射线研究了不同探测器结构和参数下的雪崩倍增特性和能量分辨率。在双THGEM检测器中，在大气压下，在所有气体中，在几乎所有测试条件下均达到10 E4以上的增益;在Ar：Ar（95：5）中，在高达2 bar的压力下达到类似的增益。的能量分辨率依赖于气体，压力，孔的几何形状和电场进行了详细的研究，在某些配置值低于20%FWHM与5.9千电子伏的X射线。
Laboratory studies of THGEM-based WELL structures with resistive anodes
在这项工作中，我们调查了三个变种的单放大级检测器元件，它们包括THGEM电极在其底部封闭的金属或电阻阳极，形成井型配置。我们提出的厚阱（THWELL），电阻阱（RWELL）和分段电阻阱（SRWELL）的比较研究的结果，专注于他们的性能方面的火花猝灭能力，增益随位置和计数率的变化，脉冲形状和信号传播到相邻的读出焊盘;该研究包括30 × 30和100 × 100 mm $^2$探测器。结果表明，电阻阳极的WELL结构提供稳定的操作，即使在高度电离的环境中，有效的火花淬灭，以及比标准THGEM/感应间隙配置更高的增益。相邻的读出垫之间的串扰被证明是有效地消除在分段检测器与电阻层下面的导电网格。后一种倍增器应允许设计非常薄的探测器，例如计划用于未来线性对撞机实验的数字强子量能器中的采样元件。
Signal formation and induction-gap optimization in a THGEM coupled to a resistive plate anode
本文研究了与电阻板阳极耦合的THGEM探测器，确定最优感应间隙为0.2 mm，测得其在特定条件下的信号性能，建立新型配置并为粒子探测应用提供指导。
Concept of a novel fast neutron imaging detector based on THGEM for fan-beam tomography applications
介绍了一种基于THGEM的新型高效快中子成像探测器的概念设计和工作原理，该探测器可用于未来的扇束透射层析成像。我们报告的可行性研究的基础上的理论建模和计算机模拟的一个可能的探测器配置原型。特别是，我们讨论的结果，关于探测器的几何形状的优化，估计其一般性能，和预期的成像质量：据估计，约5-8%的检测效率可以实现2.5 MeV的中子;空间分辨率约为1毫米，没有实质性的退化，由于散射效应。成像系统的预期应用是用于核能工业的非破坏性测试中的中子层析成像，包括检查乏核燃料束、检测爆炸物或药物以及调查热工水力现象（例如，两相流、传热、相变、冷却剂动力学和液态金属流）。
Advances in imaging THGEM-based detectors
厚GEM（THGEM）[1]是一种“扩展”GEM，在PCB行业中通过简单的钻孔和G-10或其他绝缘材料的蚀刻经济地生产（图1）。与GEM类似，其操作基于亚毫米孔中的电子气雪崩倍增，从而产生非常高的增益和快速信号。由于其大的孔尺寸，THGEM在将电子传输到孔中和从孔中传输电子方面特别有效，从而导致有效的单电子检测和有效的级联操作。THGEM提供真正的像素化辐射定位、ns信号、高增益和高速率能力。对于THGEM性质的全面总结，读者可参考[2，3]。在这篇文章中，我们提出了一个总结，我们最近的研究基于THGEM成像，进行了10 × 10平方厘米的双THGEM探测器。
Experimental research on the THGEM-based thermal neutron detector
为了满足下一代中子装置的需要，研制了一种新型热中子探测器，该探测器采用国产THGEM（厚气体电子倍增器）作为3 He的替代品。一种类型的Au涂层THGEM是专门为中子探测而设计的。研制了探测器样机，并进行了初步的实验测试，包括在Ar/CO2混合气体中工作的Au涂层THGEM的性能测试和252 CF源的中子成像测试，为今后的研究提供了实验数据参考。
Direct observation of avalanche scintillations in a THGEM-based two-phase Ar avalanche detector using Geiger-mode APD
本文提出了一种用盖革雪崩光电二极管（G-APD）记录光信号的新概念。考虑到在稀有事件实验中的潜在应用，在厚气体电子倍增器（THGEM）中测量了雪崩闪烁光子。在两相Ar中，用不带波长位移器的裸G-APD，即对Ar的真空紫外辐射不敏感，证明了THGEM孔中雪崩振荡的有效检测。在气体雪崩增益为400和\pm 70 μ \circ视角下，G-APD在液体Ar中转换的每60 keV X射线产生640个光电子（pe）;这对应于每初始（在倍增之前）电子0.7 pe。观察到的雪崩振荡可能发生在近红外（NIR），G-APD可能具有高灵敏度。所测得的闪烁产额与其他人在VUV中观察到的闪烁产额相似。在这项工作中讨论的其他相关主题是G-APD的单像素和淬火电阻器在低温下的特性。
Thick GEM versus thin GEM in two-phase argon avalanche detectors
考虑到厚GEM（THGEMs）在相干中微子-核散射、暗物质搜索和其他稀有事件实验中的潜在应用，在两相Ar雪崩探测器中比较了厚GEM和薄GEM的性能。该检测器包括一个1厘米厚的液体Ar层，然后是一个双THGEM或三倍GEM倍增器，在液相上方的饱和蒸气中操作。研究了三种类型的THGEM：由G10和Kevlar制成的THGEM和电阻电极（RETHGEM）。只有G10制造的THGEM在两相Ar中表现出稳定的性能，增益达到3000。成功地操作的两相氩雪崩探测器与薄或厚GEM倍增器被证明在低检测阈值，分别为4和20个初级电子。与三重GEM相比，双THGEM乘法器产生较慢的阳极信号;这允许应用脉冲形状分析以有效地抑制噪声信号。两个倍增器的噪声率进行了评估，在两相Ar;与20个电子的检测阈值和应用脉冲形状分析的噪声水平低至0.007赫兹每1平方厘米的有效面积达到。
Thick GEM-like (THGEM) detectors and their possible applications
厚类GEM（THGEM）电极是坚固的高增益气体电子倍增器，通过薄印刷电路板或其他材料的标准钻孔和蚀刻经济地制造。它们的操作和结构与标准GEM相似，但尺寸扩大了5至20倍。由于较大的孔尺寸，它们在单电极级联和双电极级联中分别提供高达10^5和10^7的电荷倍增。信号上升时间只有几ns，计数率在10^4增益下接近10 MHz/mm^2。亚毫米定位精度证明了一个简单的，基于延迟线的二维读出方案。这些倍增器可以以各种形状和尺寸生产，并且可以在许多气体中操作。它们可以在许多需要非常大的面积、鲁棒、平坦、薄的探测器的应用中取代标准GEM，具有良好的定时和计数率特性以及适度的定位。简要介绍了这些乘子的性质，并讨论了可能的应用。
Experimental study of THGEM detector with mini-rim
本文研究了具有小边缘（边缘小于10μm）的单、双THGEM探测器（5{ \times } 5cm ~ 2有效面积）的气体增益和能量分辨率。单、双THGEM探测器的最大增益分别可达5{ \times } 10 3和2{ \times } 10 5，而不同孔径和厚度的单、双THGEM探测器对5.9 keV X射线的能量分辨率变化范围为18%~ 28在大气压下，气体（氩气、氖气）和少量其它气体（异丁烷、甲烷）。
p/${π^+}$ response of single layer THGEM detector in Ar/3%iC$_4$H$_{10}$
本文研究了北京实验束装置E3线上的单层厚GEM（THGEM）探测器对p/ ${π^+}$的响应。在我们的实验中，THGEM探测器的漂移间隙为4 mm，工作气体为Ar/3%iso。结果表明，在动量为500 ~ 1000 MeV/c的情况下，在相对较低的增益下（$\sim$ 2000），对p的探测效率为93%~ 99%，而对${π^+}$的探测效率略低于对p的探测效率，为82%~ 88%.初步研究了THGEM探测器作为数字强子量能器（DHCAL）采样元件的可行性，为THGEM探测器在环形正负电子对撞机（CEPC）HCAL中的应用提供相关参考。
The operation of Thick Gas Electron Multipliers (THGEMs) in Time Projection Chambers (TPCs) using various gas mixtures has applications in various nuclear and particle physics experiments. Of particular interest in low-energy nuclear physics is study of nuclear reactions involving Ne isotopes. These reactions can be studied using Ne-based gas mixtures at low pressures in TPCs used as active targets for radioactive beams. We report on the low-pressure operation of THGEMs in Ne + H2 gas mixtures. We show that, since the Ne+H2 forms a Penning pair, higher gains with THGEMs are achievable compared…
One of the main features of two-phase detectors with electroluminescence (EL) gap being developed in our laboratory for dark matter search is the extensive use of THGEMs (Thick Gas Electron Multipliers). In various versions of the detector, the THGEMs are used as electrodes in the gas and liquid phases to form the drift, electron emission and EL regions, as well as for avalanche amplification of a signal in the gas phase. In this work the simulations of the electric field and electron transport through such THGEM electrodes were performed. In the liquid phase, these simulations allowed to dete…
First demonstration of THGEM/GAPD-matrix optical readout in two-phase Cryogenic Avalanche Detector in Ar
在两相低温雪崩探测器（CRAD）中，在Ar中演示了THGEM倍增器耦合到3 × 3盖革模式APD（GAPD）矩阵的多通道光学读出。GAPD在近红外（NIR）中记录了THGEM孔雪崩。在雪崩电荷增益为160时，组合的THGEM/GAPD矩阵倍增器的产率为在液相中吸收的每20 keV X射线约80个光电子。已测量到2.5 mm（FWHM）的空间分辨率的撞击X射线。该技术在中微子-核相干散射和暗物质搜索实验中具有潜在的应用价值。
Beam studies of novel THGEM-based potential sampling elements for Digital Hadron Calorimetry
薄的单级和双级基于THGEM的探测器的光束研究。使用μ子和π子研究了几种总厚度为5-6 mm（不包括读出电子器件）的10 x 10 cm^2配置，其中1 x 1 cm^2焊盘通过电阻层电感耦合到APV-SRS读出电子器件。记录了98%范围内的检测效率，平均垫多重性约为1.1。电阻阳极导致了有效的放电阻尼，电位降只有几伏;在两级结构中，μ子和π子的放电概率分别为~10^{-7}和10^{-6}，放电速率为几kHz/cm ^2。这些结果，加上THGEM电极对火花损伤的鲁棒性及其对大面积经济生产的适用性，使得基于THGEM的探测器与SiD-DHCAL考虑的其他技术相比具有很强的竞争力。
Towards THGEM UV-photon detectors for RICH: on single-photon detection efficiency in Ne/CH4 and Ne/CF4
本文研究了由CsI光电阴极涂层的厚气电子倍增器（THGEM）组成的紫外光子探测器在Ne/CH_4和Ne/CF_4混合气体中的探测效率。我们报告的光电子提取效率从光阴极到这些气体混合物，并在光电子收集效率到THGEM孔。在研究的所有气体中达到完全收集效率，在某些情况下以相对低的倍增。在相对较低的工作电压下，使用单个THGEM元件可以达到超过10^5的UV光子的高总探测器增益。我们讨论的背景下，可能的应用程序丰富的光子探测效率。
The time-dependent gain variation of detectors incorporating Thick Gas Electron Multipliers (THGEM) electrodes was studied in the context of charging-up processes of the electrode's insulating surfaces. An experimental study was performed to examine model-simulation results of the aforementioned phenomena, under various experimental conditions. The results indicate that in a stable detector's environment, the gain stabilization process is mainly affected by the charging-up of the detector's insulating surfaces caused by the avalanche charges. The charging-up is a transient effect, occurring du…
Operation of a THGEM-based detector in low-pressure Helium
针对有源靶时间投影室（AT-TPC）的电荷粒子径迹读出应用，研究了厚层气体电子倍增器（THGEM）在纯低压氦气中的工作特性。本文包括不同的探测器配置（单，双，三级联设置），长期增益稳定性和能量分辨率从5.5 MeV的α粒子轨道的有效增益对压力的依赖。在压力范围从100 ° C到760 ° C的纯氦中，已经实现了稳定的操作条件和10^4-10^7的最大探测器增益。测量了350 μ m处5.5 MeV α粒子沉积的690 keV能量的能量分辨率为6.65%（FWHM）。对于完整轨迹的预期能量分辨率为约2.4%（FWHM）。这些结果，连同THGEM电极对火花损伤的鲁棒性，使得THGEM结构与考虑用于TPC应用的其他技术相比具有很强的竞争力，所述TPC应用在用纯惰性气体操作的有源靶中，需要高动态范围和低至几百μ m的宽操作压力范围。
Studies of THGEM-based detector at low-pressure Hydrogen/Deuterium, for AT-TPC applications
我们研究了单和双厚度气体电子倍增器（THGEM）探测器在100-450托范围内的低压纯氢和氘中的性能。研究了单、双级联探测器中压强对最大增益、离子回流和长期增益稳定性的影响。特别是，人们发现，在200托及以上的压力下，单光电子雪崩的最大增益可以达到10^4以上;在较低的压力下，雪崩引起的二次效应将增益限制在103左右。本文的研究结果对低压低质量惰性气体雪崩机制的研究具有重要意义，特别是对核物理和核天体物理领域中有源靶时间投影室（TPC）的THGEM端盖读出的应用具有重要意义。
First observation of liquid-xenon proportional electroluminescence in THGEM holes
首次用光电倍增管记录了从浸没在液体氙中的厚气体电子倍增器（THGEM）电极的孔发射的辐射诱导比例电致发光紫外信号。使用0.4 mm厚的电极和0.3 mm直径的孔观察到显著的光子产率;在2 kV穿过THGEM时，光子产率估计为~600 UV光子/电子超过4pi。这可能为实现结合液体空穴倍增器（LHM）的新型单相贵液体辐射探测器铺平道路;提出了它们的概念。
THGEM operation in Ne and Ne/CH4
厚气体电子倍增器（THGEM）在Ne和Ne/CH 4混合物中的操作，具有在相对低的操作电位下的高倍增因子，在单和双THGEM配置中。我们提出了一些系统的数据测量与紫外光子和软X射线，在各种Ne混合物。它包括增益对孔径和气体纯度的依赖性，从CsI光电阴极到气体中的光电子提取效率，长期增益稳定性和脉冲上升时间。给出了100 × 100 mm^2 X射线成像探测器的位置分辨率。讨论了可能的应用。
THGEM-based detectors for sampling elements in DHCAL: laboratory and beam evaluation
我们报告的结果，广泛的R&D计划，旨在评估厚气体电子倍增器（THGEM）作为数字强子量热法（DHCAL）的潜在活性元素。结果上的效率，垫的多样性和放电概率的10 × 10平方厘米的原型探测器与1平方厘米的读出垫。该检测器由单或双THGEM乘法器组成，直接或通过电阻阳极耦合到焊盘电极。采用标准的离散电子和KPiX读出系统的调查已经进行了实验室条件下，并与介子和π介子在欧洲核子研究中心RD 51试验束。对于具有电荷感应间隙的探测器，已经表明，即使是~6 mm厚的单THGEM探测器也达到了95%以上的探测效率，每个事件的焊盘命中多重性为1.1-1.2;放电概率为1 e-6 - 1 e-5火花/触发的量级，取决于探测器结构和增益。用电阻阳极封闭的WELL孔结构进行的初步束测试产生了<2 e-6的放电概率，效率为~ 95%。提出了用电阻阳极减少电荷扩散和衬垫多重性的方法。新方法显示出良好的前景，进一步评估非常薄的THGEM为基础的探测器作为潜在的有源元件的DHCAL，具有竞争力的性能，简单和鲁棒性。进一步的发展正在进行中。
On the low-temperature performances of THGEM and THGEM/G-APD multipliers in gaseous and two-phase Xe
首次给出了THGEM乘法器在两相雪崩模式下的性能。提供了在低温下在气态甲烷中THGEM操作的其他结果。双THGEM乘法器的稳定工作在两个阶段的增益达到600演示。这些相比，现有的数据，总结在这里为两相Ar，氪和氘雪崩探测器，将GEM和THGEM乘法器。在低温下研究了具有盖革模式雪崩光电二极管（G-APD）的THGEMs的光学读出;在波长高达950 nm的近红外（NIR）中记录了雪崩振荡。在雪崩电荷增益为350时，双THGEM/G-APD倍增器产生每个初始电离电子0.07个光电子，对应于在4pi上每个雪崩电子0.7个NIR光子的雪崩闪烁产率。与两相氩雪崩探测器的结果进行了比较。讨论了其优点、局限性和可能的应用。
Cosmic Ray Test of Mini-drift Thick Gas Electron Multiplier Chamber for Transition Radiation Detector
在宇宙线测试系统中，对有效读出面积为10 $\times$ 10 cm $^{2}$、电离间隙为11.3 mm的厚气体电子倍增器（THGEM）室和两个常规气体电子倍增器（GEM）室进行了测试。厚的电离间隙使THGEM室成为小型漂移室。这种微漂移THGEM室被建议作为一个过渡辐射探测器（TRD）的一部分，用于识别电子离子对撞机（EIC）实验中的电子。通过该宇宙线测试，THGEM电离室在-3.65 kV下获得了大于94 $\%$的效率和220 $μ$ m的空间分辨率$\sim$。由于其出色的空间分辨率和厚电离间隙，THGEM室显示出出色的径迹重建能力。文中还介绍了THGEM腔的增益均匀性和稳定性。
Discrepancies between the measured and simulated gain in Thick Micropatterned gaseous detectors (MPGD), namely THGEM, have been observed by several groups. In order to simulate the electron avalanches and the gain the community relies on the calculations performed in Garfield++, known to produce differences of 2 orders of magnitude in comparison to the experimental data for thick MPGDs. In this work, simulations performed for Ne/5%CH4, Ar/5%CH4 and Ar/30%CO2 mixtures shows that Garfield++ is able to perfectly describe the experimental data if Penning effect is included in the simulation. The c…
The operating principle and performances of the Multi-layer Thick Gaseous Electron Multiplier (M-THGEM) is presented. The M-THGEM is a novel hole-type gaseous electron multiplier produced by multi-layer printed circuit board technology; it consists of a densely perforated assembly of multiple insulating substrate sheets (e.g., FR-4), sandwiched between thin metallic-electrode layers. The electron avalanche processes occur along the successive multiplication stages within the M-THGEM holes, under the action of strong dipole fields resulting from the application of suitable potential differences…
A new technique for ion identification in Accelerator Mass Spectrometry (AMS) has been proposed by measuring the ion track ranges using a low-pressure TPC. As a proof of principle, a low-pressure TPC with charge readout using a THGEM multiplier was developed. The tracks of alpha particles from various radioactive sources were successfully recorded in the TPC. The track ranges were measured with a high accuracy, reaching the 2% resolution level. Using these results and the SRIM code simulation, it is shown that the isobaric boron and beryllium ions can be effectively separated at ten sigma leve…
Toward Application of a Thick Gas Electron Multiplier (THGEM) Readout for a Dark Matter Detector
耶鲁-魏茨曼合作项目旨在开发一种低放射性（低本底）低温惰性液体探测器，用于在地下深处进行的暗物质（DM）测量，例如氙合作项目。一个主要的问题是本探测器组件的天然放射性引起的背景，包括由具有大的U-Th含量的玻璃制成的光电倍增管（PMT）。我们建议使用先进的厚气体电子倍增器（THGEM）最近开发的魏茨曼科学研究所（WIS）。这些“空穴倍增器”将在两相（液体/气体）探测器中测量从液体中的电离提取到气相中的电子，以及从浸没在LiCl中的CsI光电阴极提取的光电子。我们报告的初始测试（在气体中）的THGEM制成的Cirlex（Kapton），这是众所周知的具有低的Ra-Th含量，而不是通常的G10材料具有高的Ra-Th含量。
Optical readout: a tool for studying gas-avalanche processes
雪崩光子的光学记录是研究气体探测器中基本物理过程的一个有趣工具。在这项工作中，我们证明了在雪崩传播调查中的厚气体电子倍增器（THGEMS）与Ne/CF 4（95/5）操作的光学读出的潜力。我们提出了直接测量的结果，与单和级联THGEM探测器用软X射线照射，孔内的孔的多重性和雪崩不对称性，作为探测器参数的函数。进一步的研究方向进行了讨论。
The Thick Gas Electron Multiplier (THGEM) is a robust high-gain gas-avalanche electron multiplier - a building block of a variety of radiation detectors. It can be manufactured economically by standard printed-circuit drilling and etching technology. We present a detailed review of the THGEM and its derivatives. We focus on the physics phenomena that govern their operation and performances under different operation conditions. Technological aspects associated with the production of these detectors and their current and potential applications are discussed.
THick Gas Electron Multipliers (THGEMs) are robust and high gain Micro Pattern Gaseous Detectors which are economically manufactured by standard drilling and etching of thin printed circuit boards. In this paper, we present our recent simulation as well as experimental studies on THGEMs which have been fabricated in India using local expertise. Two types of THGEMs have been fabricated; one set has holes without any external rim and another set has holes with rims. These detectors have been characterized using argon-carbon dioxide and argon-isobutane gas mixtures. Electron transmission, effecti…
Advances in Thick GEM-like gaseous electron multipliers. Part I: atmospheric pressure operation
厚宝石状（THGEM）气体电子倍增器是由标准的印刷电路板穿孔亚毫米直径的孔，蚀刻在他们的边缘。有效的气体倍增因子100000和10000000和快速脉冲在几纳秒上升时间尺度达到单和级联双THGEM元素，在大气压标准气体混合物与单光电子。高的单电子探测效率是在光子探测器结合THGEM和半透明的紫外线敏感的CsI光电阴极或反射的顶部THGEM面上沉积的，后者的好处是降低敏感性电离背景辐射。稳定的操作记录与光电子通量超过MHz/mm 2。讨论了这些简单而鲁棒的乘子的性质和一些潜在的应用。
Sensitivities of current directional dark matter search detectors using gas time projection chambers are now constrained by target mass. A ton-scale gas TPC detector will require large charge readout areas. We present a first demonstration of a novel ThGEM-Multiwire hybrid charge readout technology which combines the robust nature and high gas gain of Thick Gaseous Electron Multipliers with lower capacitive noise of a one-plane multiwire charge readout in SF$_6$ target gas. Measurements performed with this hybrid detector show an ion drift velocity of $139~\pm~12~\text{ms}^{-1}$ in a reduced d…
Optical Readout of a Two Phase Liquid Argon TPC using CCD Camera and THGEMs
本文介绍了一个初步的研究，使用CCD成像的二次闪烁光厚气体电子倍增器（THGEMs）在两相LAr TPC。将Sony ICX 285 AL CCD芯片安装在40升两相LAr TPC的气相中的双THGEM上方，其中大部分照相机电子器件经由馈通定位在外部。Am-241源安装在可旋转的运动馈通上，允许将α源定位在场笼的内部或外部。为TPC设计而开发并集成的是一种具有LAr绝缘特性的新型高压馈通。此外，还测试了一系列网络摄像头作为内部检测器监控工具在低温下的操作。在测试的网络摄像头中，Microsoft HD-3000（型号：1456）网络摄像头在噪音和最低工作温度方面表现出色。在环境温度和大气压力为1 ppm的纯氩气中，THGEM增益约为1000，并且使用1毫秒曝光，CCD捕获单个α轨迹。CCD相机在两相低温模式下的成功操作也实现了。首次用10秒曝光拍摄到Am-241源在LAr中引起的二次闪烁光。
On the operation of a Micropattern Gaseous UV-Photomultiplier in Liquid-Xenon
本文介绍了一种通过氟化镁窗口耦合到液氙闪烁体的紫外敏感气体光电倍增管（GPM）的工作结果。它由一个反射CsI光电阴极沉积在一个厚气体电子倍增器（THGEM）的顶部;进一步的倍增阶段是第二个THGEM或一个并行电离倍增器（PIM），然后是一个MICROMEsh Gaseous结构（MICROMEGAS）。GPM在气流模式下使用不可冷凝的气体混合物操作。在Ne/CH 4（95：5）、Ne/CF 4（95：5）和Ne/CH 4/CF 4（90：5：5）中，用173 K的软X射线，用CsI涂层的双THGEM探测器测得增益为10^4。本文首次用双THGEM GPM（He/CH_4（92.5：7.5））和三结构THGEM/PIM/MICROMEGAS GPM（Ne/CH_4（90：10））测量了α粒子在液态氙中引起的闪烁信号。
The cryogenic RWELL: a stable charge multiplier for dual-phase liquid-argon detectors
本文提出并验证了适用于双相液氩探测器的低温 RWELL 电荷倍增器，通过阻性 DLC 阳极提升放电抑制能力，实现更优增益与稳定性。
Electron transfer efficiency in liquid xenon across THGEM holes
针对大质量、高灵敏度WIMP暗物质探测的探测器设计难题，研究了涂有VUV光电阴极的THGEM在液态氙中的电子转移效率，实验证实实际电压下效率近100%，且电压依赖性与模拟吻合。
MPPC versus MRS APD in two-phase Cryogenic Avalanche Detectors
结合THGEM/GAPD倍增器的两相低温雪崩探测器（CRADs）已成为一种新兴的、有潜力的暗物质搜寻和中微子-核相干散射实验技术。在这样的倍增器中，使用盖革模式APD（GAPD）矩阵在近红外（NIR）中光学地记录THGEM空穴雪崩。为了选择合适的传感器，比较研究了Hamamatsu（MPPC）、CPTA（MRS APD）和SensL（SiPMs）等6种不同公司生产的GAPD在87 K氩气中两相CRADs中的低温性能。陶瓷封装的GAPD在低温下不能正常工作，而塑料封装的GAPD，即MPPC S10931- 100 P和MRS APD 149-35，在87 K下表现出令人满意的性能。此外，MPPC S10931- 100 P在更高的检测效率、更低的噪声率、更低的像素猝灭电阻和更好的特性再现性方面被证明是优越的。
Novel resistive charge-multipliers for dual-phase LAr-TPCs: towards stable operation at higher gains
开发了RWELL和RPWELL探测器的低温版本，通过在THGEM中嵌入电阻材料减轻放电，实现双相TPC中电离电子的稳定雪崩倍增，使其能在比标准THGEM更高的电荷增益下运行。
Nanodiamond photocathodes for MPGD-based single photon detectors
本研究验证氢化纳米金刚石（HND）作为MPGD光子探测器CsI光阴极的替代方案，其量子效率约为CsI的十分之一，但抗离子轰击能力提升约10倍，且对THGEM响应影响极小，展现出更优的鲁棒性潜力。
First studies with the Resistive-Plate WELL gaseous multiplier
我们提出的电阻板井（RPWELL）的第一次研究的结果：一个单面THGEM耦合到铜阳极通过高体电阻率的电阻层。我们探索了不同体电阻率（10^9 - 10^12欧姆cm）和厚度（0.4 - 4 mm）的各种材料。我们最成功的原型是一个0.6 mm的电阻板，其电阻约为10^9 Ohm cm，在Ne/5%CH4中使用8 keV的X射线时，增益高达10^5;当速率从10 Hz/mm^2增加到10^4 Hz/mm^2时，增益下降了30%。探测器显示出完全的“无放电”操作-即使暴露在高初级电离事件中。我们提出了RPWELL探测器的概念，并将其性能与其他先前探索的THGEM配置进行比较-在增益，曲线，对速率的依赖性和对高电离的响应方面。稳健的电阻板WELL概念是微图案气体探测器系列的一大进步，具有众多潜在应用。
COMPASS is a fixed target experiment at CERN SPS aimed to study hadron structure and spectroscopy. Hadron identification in the momentum range between $3$ and $55 GeV/c$ is provided by a large gaseous Ring Imaging Cherenkov Counter, RICH-1. To cope with the challenges imposed by the new physics program of COMPASS, RICH-1 has been upgraded by replacing four MWPC-based photon detectors with newly developed MPGD-based photon detectors. The architecture of the novel detectors is a hybrid combination of two layers of THGEMs and a Micromegas. The top of the first THGEM is coated with CsI acting as a…
A Set of new MPGD-based Photon Detectors is being built for the upgrade of COMPASS RICH-1. The detectors cover a total active area of 1.4 m$^2$ and are based on a hybrid architecture consisting of two THGEM layers and a Micromegas. A CsI film on one THGEM acts as a reflective photocathode. The characteristics of the detector, the production of the components and their validation tests are described in detail.
We discuss the operational principle and performance of new micro-pattern gaseous detectors based on the multi-layer Thick Gaseous Electron Multiplier (M-THGEM) concept coupled to a needle-like anode. The new gas avalanche structure aims at high-gain operation in nuclear physics and nuclear astrophysics applications with radioactive isotope beams. It is thereafter named TIP-HOLE gas amplifier, and consists of a THGEM or a two-layers M-THGEM mounted in a WELL configuration. The avalanche electrodes are collected by thin conductive needles (with up to a few ten um radius and a height of 100 um),…
Beam Studies of the Segmented Resistive WELL: a Potential Thin Sampling Element for Digital Hadron Calorimetry
厚气体电子倍增器（THGEMs）有可能在未来的对撞机中构成数字强子量热（DHCAL）中薄而坚固的采样元件。我们报告最近的光束研究新的单和双THGEM的结构，乘法器是一个分段电阻井（SRWELL）-一个单面THGEM接触分段电阻层感应耦合到读出垫。用μ子和π子研究了几种10个$\times$ 10 cm $^2$配置，其总厚度为5-6 mm（不包括电子器件），具有耦合到APV-SRS读出的1 cm $^2$焊盘。记录了98 $%$范围内的检测效率，平均垫多重性为$\sim$ 1.1。电阻阳极导致有效的放电阻尼，电位下降几伏;放电概率为$\sim10^{-7}$的μ子和$\sim10^{-6}$的π子在双级配置，在几kHz/cm的速率$^2$。进一步的优化工作和对更大探测器的研究正在进行中。
Characterisation of Thick Gaseous Electron Multipliers as charge readout operated in pure argon
该研究针对纯氩环境下工作的厚气体电子倍增器（ThGEMs），通过静电模拟指导设计，提出带嵌入式内部电极的改进结构以提升增益稳定性，经实验验证了不同结构的性能差异。
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